Sveučilište u Zagrebu Agronomski fakultet

Obrana doktorskog rada :: Sanja Kajić, mag. biol. mol.

Datum održavanja:

Filogenetska analiza autohtonih sojeva rizobija koje noduliraju soju (Glycine max L.) i njihova simbiozna učinkovitost u uvjetima suše
18.12.2020. :: 10:00 sati :: Velika vijećnica & online

Online putem aplikacije Zoom, a biti će dostupna na linku: https://us02web.zoom.us/j/89772468269

ID: 897 7246 8269

Mentor doktorskog rada:

  •  prof. dr. sc. Sanja Sikora

Povjerenstvo za obranu doktorskog rada:

  • Prof. dr. sc. Milan Poljak, predsjednik povjerenstva  
  • Prof. dr. sc. Ivan Pejić, član povjerenstva
  • Prof. dr. sc. Mihaela Blažinkov, član povjerenstva

Sažetak

Simbiozne zajednice između većine leguminoza i posebnih skupina bakterija tla (rizobija)  omogućuju značajan unos biološki vezanog dušika u tlo. Selekcija visoko učinkovitih sojeva rizobija koje noduliraju soju jedan je od preduvjeta uspješne primjene bakterizacije sjemena soje. Pretpostavlja se da su u tlima različitih regija Hrvatske prisutni autohtoni sojevi rizobija koji noduliraju soju, da postoji visoki stupanj varijabilnosti u prirodnoj populaciji te da se sojevi međusobno razlikuju po fenotipskim, genotipskim i simbioznim svojstvima. U cilju odabira najkvalitetnijih sojeva rizobija koji noduliraju soju sakupljeni su uzorci tla iz 29 regija kontinentalnog i mediteranskog dijela RH. Ukupno je izolirano 60 autohtonih sojeva rizobija koji su identificirani RAPD (engl. random amplified polymorphic DNA) metodom kojom je dobiven uvid u genetsku raznolikost izolata na osnovu koje je izvršeno grupiranje u 24 skupine, dok se identifikacija na razini vrste provela sekvenciranjem 16S rRNA gena. In vitro ispitivanjem tolerantnosti izolata na sušu utvrđena je najveća otpornost sojeva koji pripadaju rodu Ensifer i Bradyrhizobium. Na osnovu tri provedene metode odabrano je 12 reprezentativnih izolata za daljnu analizu koja je uključivala sekvenciranje rpoB, gyrB, glnII gena u cilju točnije identifikacije reprezentativnih izolata, kao i simbiozni nodC gen i gen za fiksaciju dušika nifH. Fenotipska karakterizacija uključila je utvrđivanje rasta na različitim temperaturama, pH vrijednostima, koncentracijama NaCl-a, sposobnosti iskorištavanja različitih izvora ugljika, biokemijsku karakterizaciju izolata, otpornost na antibiotike, utvrđivanje generacijskog vremena izolata kao i PGRP (engl. plant growth promoting rhizobactria) karakterizaciju. U vegetacijskom pokusu ispitana je simbiozna učinkovitost i tolerantnost na sušu 12 odabranih sojeva koja je uspoređena sa referentnim sojem i nebakteriziranom kontrolom. Rezultati filogenetske analize 16S rRNA gena pokazali su da 75 % izolata pripada rodu Bradyrhizobium, dok je preostali dio izolata svrstan u rodove Ensifer, Microbacterium, Rhizobium i Agrobacterium. Filogenetskom analizom tri konstitucijska gena rpoB, gyrB i glnII po prvi puta u tlima RH identificirane su vrste B. diazoefficiens i B. ottawaense kao i vrsta B. japonicum koja je ranije identificirana. Analiza nodC gena pokazala je da svi izolati osim S27 pripadaju simbiovaru glycinearum, dok se filogenija većine nifH gena podudara se sa filogenijom nodC gena što ukazuje na koevoluciju ova dva simbiozna gena. Dokazana je različita otpornost sojeva na stresne uvjete posebno otpornost na niski pH što je od izuzetne važnosti budući da Hrvatska ima jako puno kiselih tala, dok je PGPR karakterizacijom utvrđeno da soj S32 (B. ottawaense) producira IAA, egzopolisaharide, litičke enzima i otapa fosfate čime direktno promovira rast i razvitak soje. Rezultati vegetacijskog pokusa pokazuju da je najveći broj kvržica po biljci utvrđen primjenom soja S1/5 (B. japonicum), najveća masa suhe tvari kvržica utvrđena primjenom sojeva S37 (B. japonicum), S32 (B. ottawaense) i S25/2 (B. diazoefficiens). Na biljkama bakteriziranim sojevima vrste B. diazoefficiens (S25/2) i B. japonicum (S1/5) utvrđena je najveća masa suhe tvari kao i najveća količina dušika u suhoj tvari biljke što upućuje na njihovu veću simbioznu učinkovitost. Najveći indeks količine klorofila u biljci utvrđen je primjenom sojeva S3/5 (B. japonicum) i S25/2 (B. diazoefficiens). Sojevi S1/5 (B. japonicum) i S25/2 (B. diazoefficiens) odlikuju se najvećom simbioznom učinkovitošću u uvjetima suše zbog čega bi ih bilo korisno uključiti u daljnji program selekcije.

Ključne riječi: simbiozna fiksacija dušika, RAPD, 16S rRNA, gyrB, rpoB, glnII, nodC, nifH, simbiozna učinkovitost, suša